JPH10331843A - 軽量小型軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量で比較的安価なラジアル軸受を提供
することにある。 【解決手段】 軸受部１２とハウジング部１４とからな
るラジアル軸受１０において、軸受部１２を、ハウジン
グ部１４に外周部が固定される外輪１５と、回転部に内
周部が固定される内輪１７と、外輪１５と内輪１７の間
に同心円状に少なくとも１個配設された、外内両面が易
滑性の円筒状体１６とから構成し、円筒状体１６が、そ
の外内両面のどちらの面ででも滑って自由に回転できる
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はラジアル軸受に関
し、より詳しくは、自由に回転する円筒状体を備え、比
較的軽量・小型・安価で、低速回転の用途に適した軸受
に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、軸受に加わる力
が回転軸線に直角な方向に働くラジアル軸受について
は、ボールベアリングで代表されるころがり軸受と、軸
受金と回転軸との間を滑らせるスベリ軸受とが用いられ
てきた。従来のボールベアリングの主要部の構成を図１
１に模式的に示す。このボールベアリングは内輪５２と
外輪５４との間にボール５０が回転可能に介挿されて構
成されている。

【０００３】ころがり軸受は、回転時の摩擦係数ではス
ベリ軸受と大差ないが、動き出す時の摩擦が小さいため
多くの用途に使用されている。しかし、狭い接触面積で
ころがるため、大きな荷重の掛かる用途では耐久性に問
題があった。また、ボールやコロが金属製で比較的重
く、厚みのある形状であるため、軽量性や小型形状が要
求される用途には適さないという問題があった。

【０００４】これに対し、スベリ軸受は比較的大荷重の
用途に適するが、それでも軸受金が損傷しやすいという
問題があった。また、スベリ軸受には通常潤滑油供給が
必要であるが、その管理作業が面倒であることや、潤滑
油が漏れることによって現場が汚れやすい等々の問題が
あった。

【０００５】スベリ軸受に対する改善策は、いずれも耐
久性向上を第一に考えているため、用途によっては、高
コスト・過剰品質の結果となっていることもある。なん
らかの軸受は必要だが、それほど長い耐久性を必要とせ
ず、軽量で小型が必要とされる用途に適した軸受の開発
が期待されている。

【０００６】そこで本発明者は、軽量・小型で比較的安
価である軸受について鋭意検討した結果、本発明に至っ
たのである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、次の手段を取るものである。すなわち、本
発明に係わる軽量小型軸受の要旨とするところは、軸受
部とハウジング部とからなるラジアル軸受において、前
記軸受部は、外内両面が滑って自由に回転できるように
した易滑性の円筒状体を少なくとも１個備えていること
にある。

【０００８】また、本発明に係わる軽量小型軸受の要旨
とするところは、前記軸受部が、前記ハウジング部に外
周部が固定される外輪と、回転軸に内周部が固定される
内輪と、該外輪と内輪の間に同心円状に少なくとも１個
配設された、外内両面が易滑性の円筒状体とからなるこ
とにある。

【０００９】さらに、本発明に係わる軽量小型軸受の要
旨とするところは、前記円筒状体がリング状の剛性部材
の外内両面に易滑性部材が設けられてなることにある。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る軽量小型軸受
の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。

【００１１】図１（ａ）は、本発明に係わる軽量小型軸
受１０によって回転軸１８が支持されている状態を模式
的に示すものである。ハウジング部１４に収められてい
る軸受部１２には回転軸１８が貫通している。また、同
図（ｂ）に示されるように、軸受部１２は外輪１５と円
筒状体１６と内輪１７とが同心円状に重なって構成され
ている。ハウジング部１４はボルトやナット等によって
機械の架台や壁面等に固定され、外輪１５の外周部はハ
ウジング部１４に、内輪１７の内周部は回転軸１８に固
定されている。回転軸１８が回転すると、円筒状体１６
は回転軸１８と共につれ回りするか、すなわち、外輪１
５の内面を滑って回転するか、あるいは、外輪１５に密
着して動かず、内輪１７が円筒状体１６の内面を滑って
回転することになる。

【００１２】円筒状体１６の外内どちらの面で滑るか
は、それぞれの摩擦の大きさにより、摩擦の小さいほう
の面で滑り、回転軸１８はスムーズに回転できることに
なる。摩擦の大きさは、円筒状体１６の外内両面、外輪
１５の内面及び内輪１７の外面の表面特性、すなわち、
材質や形状に左右され、損傷などによる傷の存在等にも
影響される。本発明において、円筒状体１６の外内両面
は易滑性に形成されている。易滑性とは、特に表面が滑
り易く加工されていない場合の、回転軸１８の表面及び
ハウジング部１４の内面より滑りやすいことを意味す
る。具体的には、易滑性の材料を用いて製作するか、表
面を易滑性に加工するかによって、この特性を備えさせ
ることが出来る。前者の場合、材料は特に限定されない
が、プラスチック、特に、ポリテトラフルオロエチレン
に代表される各種のフッソ系樹脂、ナイロン６６に代表
されるポリアミド、ポリエチレンに代表されるポリオレ
フィン等々が好ましい材料である。あるいは、二硫化モ
リブデンのような易滑性材料の粉末を混入した易滑性材
料を用いることもできる。

【００１３】内輪１７及び外輪１５を用いることの目的
は、軸受部１２を部品として工場生産可能にすること
と、円筒状体１６の内面及び外面での滑り易さをコント
ロールすることにある。軸受部１２を工場生産すること
により、品質の安定、コストの低減等々の効果が得られ
るとともに、汎用性の拡大によって、多くの用途への展
開が可能となる。ユーザーは、軸受部１２を部品として
入手しハウジング部１４に組み込むことができるので、
回転軸１８やハウジング部１４に対する複雑な加工が不
必要になり、全体のコストを大幅に低減できる。

【００１４】円筒状体１６に関して上述したのと同様の
方法により、外輪１５の内面及び内輪１７の外面の滑り
特性を向上させれば、円筒状体１６表面との摩擦がさら
に小さくなり、回転軸１８をいっそうスムーズに回転さ
せることができる。外輪１５、内輪１７、円筒状体１６
とが一体化した軸受部１２とすれば、ハウジング部１４
や回転軸１８の材質、形状に影響されずに、円筒状体１
６の外内両表面の滑り易さを使用目的に合わせて適切に
コントロールすることができる。特に、外輪１５の内面
の滑り特性と、内輪１７の外面の滑り特性を同程度に合
わせれば、円筒状体１６の外面での滑りやすさと、内面
での滑りやすさとがほぼ同一となって、どちらの面でも
同じように滑れるようになるので、滑り面が頻繁に変わ
ることになり、結果として寿命が長くなる効果が得られ
る。

【００１５】図１に示される円筒状体１６は円筒形状で
あるが、本発明はこれに限定されるものではない。実質
的に円筒状を形成して回転軸１８を包むものであればよ
い。例えば図２（ｂ）に示されるように、側面にスリッ
ト状間隙が設けられた形状でもよいし、同図（ｃ）に示
されるように、２つ割りに分割された形状でもよい。円
筒状体１６の厚さは、できるだけ薄いほうがコスト、小
型化ために有利であり好ましいが、回転軸１８の回転に
伴って受ける応力によって変形しないだけの厚さは必要
である。

【００１６】厚さを薄くしても変形されないようにする
ためには、表面が易滑性に加工された高剛性の材料を用
いるのがよい。表面を易滑性に加工するには、フッソ系
樹脂のような易滑性材料をラミネートしたり塗装したり
する方法、あるいは、硫化モリブデンやカーボンのよう
な易滑性材料の微粉末を高剛性の材料に混入する方法等
々を用いることができる。

【００１７】円筒状体１６は、外輪１５と内輪１７との
間に安定に介在しなければならない。図３（ａ）に示さ
れるように、単純に外輪１５と内輪１７との間に挿入さ
れただけでは抜け出る恐れがある。したがって、円筒状
体１６が抜け出さないためのなんらかの工夫が必要であ
る。例えば、薄い特殊鋼板を用いて端部を精密絞り加工
することによって、同図（ｂ）に示されるような軸受部
１２を製造することができる。

【００１８】本発明に関わる本例の軽量小型軸受１０に
よれば、回転軸１８の回転は、内輪１７の外表面と円筒
状体１６の内面との間に形成される滑り面を滑ることに
よって行われるか、あるいは、外輪１５の内面と円筒状
体１６の外面との間に形成される滑り面を滑ることによ
って行われる。回転の初期において、いったんどちらか
の滑り状態で回転が始まればそのままの状態で回転が続
くが、滑り面が大きく損傷したとか、摩擦熱によって滑
り面の温度が急激に上昇したとかのように、摩擦抵抗が
かなり増大した場合には、もう一方の滑り状態に変化す
る。同様に、いったん回転を止めて再び始動させる時に
も、必ずしも停止前と同じ滑り状態にはならない。回転
中の磨耗や損傷によって、今までの滑り面での摩擦抵抗
が増大するようなことが起っていれば、他方の滑り面で
滑るようになる。すなわち、２つの滑り状態の内、摩擦
抵抗が小さいほうが自動的に選択されて回転するので、
スムーズな回転を長期間安定に続けることができる。ま
た、２つの滑り状態が可能になったことにより、耐久性
が少なくとも２倍に向上する効果が得られる。また、本
発明の軽量小型軸受１０は、外輪１５と内輪１７との間
に、例えば、プラスチック製の薄い円筒状体１６を介在
させるだけでよいから、軽量で小型にすることが可能で
ある。

【００１９】図４に示されるように、円筒状体２６、２
８を２重にして用いれば、さらに大きな効果を得ること
ができる。円筒状体２６、２８の重なり部分は、易滑性
面と易滑性面との重なりであるから、摩擦抵抗は非常に
小さくなり、よりスムーズな回転とより少ない損傷等々
の効果が得られる。また、回転に伴う滑り面は、円筒状
体２６と２８の間、円筒状体２６と内輪１７との間、円
筒状体２８と外輪１５との間の３通りとなり、最も摩擦
抵抗が小さな滑り面が選択されるため、その選択幅が拡
がることになる。このため、回転はますます安定にな
り、軸受の寿命はますます長くなる効果が得られる。円
筒状体を重ねて用いる効果は、２重に限定されない。円
筒状体を３重以上に重ねて用いれば効果はさらに増大す
るがコストも増加するので、用途に応じて適切な個数の
円筒状体１６を用いるようにするのが好ましい。

【００２０】本発明の別の実施形態においては、図５に
示されるように、軸受部１２を外輪１５と円筒状体１６
とで構成することもできる。円筒状体１６の内面は回転
軸１８と直かに接触することになるので、回転に伴う滑
り面は、円筒状体１６と外輪１５の間又は円筒状体１６
と回転軸１８との間の２面となる。部品として工場生産
が可能であり、内輪１７が省かれる分だけ材料コストと
加工コストが低減されるメリットがある。

【００２１】また、本発明のさらに別の実施形態におい
ては、外輪１５も内輪１７も省くことができる。図６及
び図７に示されるように、円筒状体１６はハウジング部
１４と回転軸１８の間に直接挿入されて使用される。本
実施形態においては、回転に伴う滑り面は、円筒状体１
６とハウジング部１４の間又は円筒状体１６と回転軸１
８との間の２面となる。必要ならば、図８に例示される
ように、ハウジング部１４をハウジング部材３２、３４
に２分割自在として円筒状体１６あるいは回転軸１８の
出し入れ作業を容易にすることもできる。本実施形態に
おいては、円筒状体１６の磨耗や損傷の度合いが激しく
なって軸受の機能に支障をきたすようになれば、簡単に
取り外して新しい円筒状体１６に交換することができ
る。

【００２２】本実施形態における、円筒状体１６の抜け
出し防止の工夫は、例えば、図９に示されるようにして
行われる。同図（ａ）はハウジング部１４の外側からシ
ール材２０を当てて円筒状体１６を抜け出さないように
する例であり、同図（ｂ）はハウジング部１４の内面に
溝３６を設け円筒状体１６を嵌合させる例である。円筒
状体を２重に用いる場合でも同様の工夫が必要であり、
シール材２０を用いる例を図１０（ａ）に示し、ハウジ
ング部１４に溝３６を設ける例を同図（ｂ）に示す。

【００２３】以上、本発明に係る軽量小型軸受について
詳述したが、この軸受の全体あるいは軸受の表面をフッ
素系樹脂などで形成したり被覆することにより、水や
酸、あるいはアルカリなどに曝される環境であっても、
金属性のベアリングと異なり、使用し得ることになる。
したがって、本発明に係る軽量小型軸受は、野外などの
風雨に曝される場所や、化学工場の中などであっても、
使用に耐え得るものである。その他、本発明はその趣旨
を逸脱しない範囲内で、円筒状体や外輪や内輪やハウジ
ング部の形状、材質、表面摩擦特性等々につき、当業者
の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた態様
で実施し得るものである。

【００２４】本発明の実施例を、以下に詳しく説明す
る。

【００２５】第１の実施例 厚さ２ｍｍのテトラフルオロエチレンーヘキサフルオロ
プロピレン共重合体からなる、図２（ａ）に示されるよ
うな形状の、内径３０ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒状体１
６を用いて、図３（ｂ）に示されるのと同様の軸受部１
２を製作した。外輪１５と内輪１７は、厚さ０．３ｍｍ
の筒状鋼板を円筒状体１６に被せて端部を絞り加工して
成形した。本軸受部１２の外輪１５とハウジング部、及
び、内輪１７と回転軸とをそれぞれ嵌合固定して軸受を
構成し、回転軸を回転させたところ、非常にスムーズに
回転した。また、本例の軸受はボールベアリングより軽
量で小型であった。

【００２６】第２の実施例 内輪１７が省かれた他は、第１の実施例と同様にして、
図５に示されるのと同様の軸受部１２を製作した。本例
の軸受部１２を組み込んだ軸受によっても、非常にスム
ーズな回転を確認できた。

【００２７】第３の実施例 円筒状体１６を、外内両表面がテトラフルオロエチレン
ーヘキサフルオロプロピレン共重合体で塗装された、厚
さ１ｍｍの鋼板からなる円筒状体１６に変更した他は、
第１の実施例と同様にして軸受部１２を製作した。

【００２８】第４の実施例 図９（ｂ）に示されるのと同様の軸受１０を製作した。
上下に分割自在のハウジング部１４の内面には、円周方
向に沿って深さ１ｍｍの溝３６が設けられている。図２
（ａ）に示されるような形状の、テトラフルオロエチレ
ンーヘキサフルオロプロピレン共重合体からなる円筒状
体１６が用いられ、その厚さは２ｍｍであった。上下に
分割されて開かれた状態のハウジング部１４の溝３６に
円筒状体１６を挿入した後、ハウジング部１４を閉じる
ことによって軸受１０を製作した。

【００２９】第５の実施例 図９（ａ）に示されるのと同様の軸受１０を製作した。
ハウジング部１４の内部に設けられた軸受部１２に円筒
状体１６を横から挿入した後、円盤状のシール材２０を
ハウジング部１４の側面に取り付けることにより、円筒
状体１６が抜けださない構造の軸受１０を製作できた。

【００３０】第６の実施例 ハウジング部１４の内面に設けた溝３６の深さを３ｍｍ
とし、２ｍｍ厚さの円筒状体１６を２重にして用いた他
は、第４の実施例と同様の軸受１０を製作した。本例の
軸受１０によれば、回転軸１８の回転は非常にスムーズ
であり、耐久性が著しく向上した。

【００３１】

【発明の効果】本発明の軽量小型軸受によれば、円筒状
体の外内両表面が易滑性であり、かつ、外内両表面のど
ちらか、摩擦が小さい方の面に沿っての滑りが自動的に
選択されるので、回転は常にスムーズに行われる。ま
た、少なくとも２面の滑り面が用意されてどちらの面も
有効に使われるので、滑り面の磨耗や損傷による寿命の
到来を大幅に延長できる。また、比較的薄くて軽い円筒
状体を用いればよいので、軽量で小型の軸受とすること
ができる。

【００３２】さらに、軸受部を外輪と内輪と表面が易滑
性の円筒状体とで構成することにより、ハウジング部や
回転軸の材質や形状によらず、円筒状体の外内両表面で
の滑り易さを自由に設計できるようになるので、使用目
的に最も適するような滑り特性にコントロール出来るよ
うになる。また、軸受部の工場生産が可能となるので、
品質の安定、コストの低減、汎用性の拡大による多用途
展開等々の効果が得られる。

【００３３】さらにまた、易滑性表面に加工された剛性
材料からなる円筒状体１６を用いることにより、回転に
伴う応力による変形が減少し、寿命が大幅に延長される
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる軽量小型軸受の一例を示す斜視
説明図であり、同図（ａ）は組み立て図、同図（ｂ）は
軸受部を模式的に分解して示す図である。

【図２】本発明に関わり、円筒状体の例を示す斜視説明
図であり、同図（ａ）は円筒状体、同図（ｂ）は側面に
スリットを設けた円筒状体、同図（ｃ）は２つ割りにさ
れた円筒状体を示す。

【図３】本発明に関わり、軸受部の構成例を示す断面説
明図であり、同図（ａ）は基本的構成の例を示す図、同
図（ｂ）は円筒状体が抜け出さないように構成された例
を示す図である。

【図４】本発明に関わり、軸受部の他の構成例を示す要
部断面説明図である。

【図５】本発明に関わり、軸受部の他の構成例を示す断
面説明図である。

【図６】本発明に係わる軽量小型軸受の他の一例を示す
斜視説明図である。

【図７】本発明に関わり、図６に示される軽量小型軸受
を模式的に分解して示す斜視説明図である。

【図８】本発明に関わり、ハウジング部の一例を示す正
面説明図である。

【図９】本発明に関わり、円筒状体をハウジング部に収
容する方法の例を示す断面説明図であり、同図（ａ）は
シール材を用いて抜け出しを防止する例を示す図、同図
（ｂ）はハウジング部に溝を設けた例を示す図である。

【図１０】本発明に関わり、２重に重なる円筒状体をハ
ウジング部に収容する方法の例を示す断面説明図であ
り、同図（ａ）はシール材を用いて抜け出しを防止する
例を示す図、同図（ｂ）はハウジング部に溝を設けた例
を示す図である。

【図１１】従来例に関わり、ボールベアリングの主要部
を模式的に示す説明図であり、同図（ａ）は平面図、同
図（ｂ）は断面図である。

【符号の説明】

１０：軸受 １２：軸受部 １４：ハウジング部 １５：外輪 １６，２６，２８：円筒状体 １７：内輪 １８：回転軸 ２０：シール材 ３２，３４：ハウジング部材 ３６：溝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸受部とハウジング部とからなるラジア
   ル軸受において、前記軸受部は、外内両面が滑って自由
   に回転できるようにした易滑性の円筒状体を少なくとも
   １個備えていることを特徴とする軽量小型軸受。
2. 【請求項２】 前記軸受部が、前記ハウジング部に外周
   部が固定される外輪と、回転軸に内周部が固定される内
   輪と、該外輪と内輪の間に同心円状に少なくとも１個配
   設された、外内両面が易滑性の円筒状体とからなること
   を特徴とする前記請求項１に記載の軽量小型軸受。
3. 【請求項３】 前記円筒状体が、リング状の剛性部材の
   外内両面に易滑性部材が設けられてなることを特徴とす
   る前記請求項１又は請求項２に記載の軽量小型軸受。